独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱

摘要

本发明公开了一种独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱，包括一个主缸总成，主缸总成包括一个主缸体，主缸体下端安装有主缸端盖，主体活塞中的活塞主体安装于主缸体内部并与主缸体形成相对滑动配合，其特征在于还包括一个压缩蓄能器总成、一个拉伸底阀总成和一个外围供气装置总成，本发明无需外置蓄能器，有效减少了所占空间，集成度高，可以对悬架高度与刚度进行独立调节，可以完成对悬架两个运动行程的阻尼进行单独调节，且通道设计可以确保建立足够的压力以产生阻尼力，可应用于电控半主动悬架，可以在调整车辆通过性的同时，保证车辆乘坐舒适性不变。

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车空气悬架支柱，更确切地说，本发明涉及一种可以独立调节高度刚 度以及阻尼的用于车辆悬架系统的支柱。

背景技术

在现代汽车结构中，悬架是车辆必不可少的系统，它是连接车身和车轮的必要结构。减 振器和弹簧是悬架中极为重要的传递和产生力的部件。其中弹簧负责缓和路面的冲击振动， 提高车辆的平顺性，减振器负责将车辆的振动能量转化为热能进行衰减，二者对于提高车辆 的乘坐舒适性有着至关重要的作用。

相比于传统车辆装备的定刚度钢制弹簧，空气弹簧可以通过调节气压改变悬架的平衡高 度，改善车辆的通过性，并且可以改变悬架刚度，影响车辆行驶平顺性。因此近些年空气弹 簧被广泛应用于高档乘用车和商用车的电控悬架中。

由于传统空气弹簧只能作为弹性元件，在悬架使用中需另配置减振器，为达到较好的集 成效果，油气弹簧应运而生，油气弹簧中可变体积的气室作为弹簧，液压油通过流经阻尼孔 产生阻尼力。

对于常规的空气弹簧，由于只具有一个可变体积的气室，在调节充入气体体积的同时， 空气弹簧的刚度也不可避免的发生变化。同样，在调节气压，改变悬架刚度的同时，悬架的 平衡位置也要发生改变。而对于常规的油气弹簧，拉伸和压缩行程的阻尼力均由相同阻尼通 道产生，这样的结构导致活塞只有在一个行程上可以产生足够压力制造阻尼力，而另一行程 只能由气室压力制造阻尼力，阻尼力的产生受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补了现有技术在空气弹簧刚度高度调节方面相互干扰的 不足，提供了一种可以独立调节高度刚度以及阻尼的空气悬架支柱。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：独立调节高度刚度及阻尼的 空气悬架支柱由压缩蓄能器总成、主缸总成、主活塞体、拉伸底阀总成和外围供气装置总成 组成。

本发明的具体技术方案如下：

独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱，包括一个主缸总成，主缸总成包括一个主缸 体，主缸体下端安装有主缸端盖，主体活塞中的活塞主体安装于主缸体内部并与主缸体形成 相对滑动配合，其特征在于还包括一个压缩蓄能器总成、一个拉伸底阀总成和一个外围供气 装置总成，压缩蓄能器总成包括压缩蓄能器壳体、压缩蓄能器隔板、压缩单向阀、压缩阻尼 阀以及压缩蓄能器气嘴，压缩蓄能器壳体下端内缘与主缸总成中的主缸体上端外缘螺纹连接， 压缩蓄能器壳体与主缸体之间夹装有一个压缩蓄能器隔板，压缩蓄能器隔板上安装有压缩单 向阀，拉伸底阀总成包括拉伸阀体、拉伸蓄能器通气管、拉伸单向阀片、拉伸电磁阀密封圈、 拉伸电磁阀体、拉伸阻尼阀线圈、拉伸阻尼阀芯和拉伸阻尼阀预紧弹簧，主活塞体还包括活 塞杆外体以及活塞杆中间缸，拉伸阀体下端外缘与主体活塞中的活塞杆外体下端内缘螺纹连 接，活塞杆外体顶端与活塞主体螺纹连接，活塞杆外体内有一个活塞中间缸安装在活塞主体 和拉伸阀体之间，拉伸阀体内有一个拉伸电磁阀体通过下端的外螺纹与拉伸阀体的内螺纹连 接，拉伸电磁阀体顶端与拉伸阀体内腔的上端面之间夹装有一个拉伸单向阀片，拉伸电磁阀 体的中心盲孔中自下而上安装有拉伸阻尼阀预紧弹簧以及针状的拉伸阻尼阀芯，拉伸阻尼阀 预紧弹簧通过预紧力将拉伸阻尼阀芯压紧在拉伸阀体上端的通孔端面上，拉伸电磁阀体下端 圆柱体外套装有拉伸阻尼阀线圈，主缸体下端通过主缸端盖与活塞杆外体密封，压缩蓄能器 壳体上方靠近顶端的圆柱面上有一个压缩蓄能器气嘴伸入压缩蓄能器壳体并于压缩蓄能器壳 体内部气体连通，压缩蓄能器气嘴的正下方固定安装有一个穿过压缩蓄能器壳体的压缩阻尼 阀，压缩阻尼阀的右下端过盈配合安装在压缩蓄能器隔板的一个圆形通孔中，拉伸阀体内腔 一侧的一个拉伸蓄能器通气管安装通孔中插入有一个拉伸蓄能器通气管，在活塞杆中间缸内 位于拉伸阀体顶部的空间里封装有油液，油液的液面低于拉伸蓄能器通气管顶部管口，压缩 蓄能器气嘴通过软管和外围供气装置总成中的压缩蓄能器压力传感器连通，拉伸蓄能器通气 管通过软管与外围供气装置总成中的拉伸蓄能器压力传感器连通。

进一步的技术方案包括：

所述的外围供气装置总成还包括低压蓄能器、低压隔离阀、减压开关阀、增压开关阀、1 号三通、高压隔离阀、压缩蓄能器隔离阀、拉伸蓄能器隔离阀、高压蓄能器、通气阀以及气 泵、2号三通、气泵入口三通和气泵出口三通，压缩蓄能器压力传感器右侧接口通过软管与 压缩蓄能器气嘴连通，压缩蓄能器压力传感器左侧接口通过软管与压缩蓄能器隔离阀右侧接 口连通，拉伸蓄能器压力传感器右侧接口通过软管与拉伸蓄能器通气管下端接口连通，拉伸 蓄能器压力传感器左侧接口通过软管与拉伸蓄能器隔离阀右侧接口连通，压缩蓄能器隔离阀 的左侧接口通过软管与1号三通的右侧接口连通，拉伸蓄能器隔离阀的左侧接口通过软管与 1号三通的下端接口连通，1号三通的上端接口通过软管与2号三通的下端接口连通，2号三 通的左侧接口通过软管与减压开关阀的右侧接口连通，2号三通的右侧接口通过软管与增压 开关阀左侧接口连通，减压开关阀左侧接口通过软管与气泵入口三通的下端接口连通，增压 开关阀右侧接口通过软管和气泵出口三通的下端接口连通，气泵入口三通右侧接口与气泵入 口之间通过软管连通有通气阀，通气阀可以将所连接的管路连通大气，气泵出口三通的左侧 接口通过软管与气泵的出口连通，气泵入口三通的上端接口通过软管与低压隔离阀的下端接 口连通，低压隔离阀的上端接口通过软管与低压蓄能器连通，气泵出口三通的上端接口通过 软管与高压隔离阀的下端接口连通，高压隔离阀的上端接口与高压蓄能器连通，拉伸阻尼阀 线圈、低压隔离阀、减压开关阀、增压开关阀、高压隔离阀、压缩蓄能器隔离阀、压缩蓄能 器压力传感器、拉伸蓄能器隔离阀、拉伸蓄能器压力传感器、通气阀和气泵分别通过各自线 束与汽车中的ECU连接。

压缩蓄能器总成还包括一个和车身固定孔装配的顶端固定螺丝，顶端固定螺栓焊接在压 缩蓄能器壳体正上方，顶端固定螺栓的中心轴线与压缩蓄能器壳体回转中心重合，压缩蓄能 器壳体为一上端封闭、下端开口的圆筒形金属部件，在压缩蓄能器壳体上方靠近顶端的圆柱 面上加工有一个圆孔，压缩蓄能器气嘴安装在该圆孔上，并通过焊接连接密封，压缩蓄能器 气嘴中心轴线与压缩蓄能器壳体中心轴线垂直相交，在压缩蓄能器气嘴的正下方加工有一个 圆形通孔，压缩阻尼阀通过焊接连接安装固定在该圆形通孔上，压缩蓄能器壳体内部为阶梯 柱状空腔，其中下端大直径柱形空腔内表面上加工有螺纹，压缩蓄能器壳体使用该螺纹与主 缸体上外圆柱面上端的外螺纹连接固定时，压缩蓄能器壳体内部台阶面与主缸体上端面将压 缩蓄能器隔板夹紧。

所述的压缩阻尼阀包括压缩阻尼阀线圈、压缩阻尼阀端盖、压缩阻尼阀预紧弹簧、压缩 阻尼阀体以及压缩阻尼阀芯，所述的压缩阻尼阀体左部分为圆柱体结构、右部分为长方体结 构，在压缩阻尼阀右部分长方体底部加工有一圆柱形凸台，在压缩阻尼阀体右部分长方体内 加工有一个竖直方向与圆柱形凸台同轴的竖直通孔，在压缩阻尼阀体左部分圆柱体内加工有 一水平方向与圆柱体同轴的水平通孔，该水平通孔贯穿压缩阻尼阀体左部分圆柱体并与压缩 阻尼阀体右部分长方体内的竖直通孔相连通，在压缩阻尼阀体左部分圆柱体水平通孔的左端 加工有一段内螺纹用于安装压缩阻尼阀端盖，压缩阻尼阀体左部分圆柱体与压缩蓄能器壳体 侧壁上的圆形安装孔过盈配合，压缩蓄能器壳体外侧有一个压缩阻尼阀线圈套装在压缩阻尼 阀体左端的圆柱体上，压缩阻尼阀线圈外端通过螺纹连接有压缩阻尼阀端盖，压缩阻尼阀端 盖通过螺纹预紧力将压缩阻尼阀线圈、压缩蓄能器壳体以及压缩阻尼阀体固定在一起，在压 缩阻尼阀体左部分圆柱体内的水平通孔内安装有一个可自由伸缩的压缩阻尼阀预紧弹簧，压 缩阻尼阀预紧弹簧右端推动圆柱状的压缩阻尼阀芯,压缩阻尼阀芯右端伸入到压缩阻尼阀体 右部分长方体内的竖直通孔中，压缩阻尼阀右部分长方体底部的圆柱形凸台与压缩蓄能器隔 板上的一个圆型通孔过盈配合。

所述的压缩单向阀包括压缩单向阀固定螺栓、压缩单向阀片以及压缩单向阀固定螺母， 压缩单向阀固定螺栓穿过压缩单向阀片中心圆孔以及压缩蓄能器隔板上的压缩单向阀螺栓固 定孔，将压缩单向阀片压紧在压缩蓄能器隔板下表面上，压缩单向阀固定螺栓上方通过螺纹 与压缩蓄能器隔板上方的压缩单向阀固定螺母锁紧固定，以压缩单向阀螺栓固定孔为中心圆 周分布有六至八个压缩蓄能器隔板通气孔作为空气流通通道，这些压缩蓄能器隔板通气孔所 在的范围被压缩单向阀片覆盖。

所述的主缸体为圆筒形结构件，其外圆柱面的上端和下端分别加工有外螺纹分别用于连 接压缩蓄能器壳体以及主缸端盖，主缸端盖为空心阶梯圆环状部件，主缸端盖下端内圆环壁 上加工有梯形环槽，梯形环槽内安装有主缸端盖密封圈，主缸端盖上端内圆环壁上加工有内 螺纹，用于与主缸体底端外螺纹固定连接。

所述的活塞主体为圆台状部件，其外圆面为阶梯状圆柱结构，活塞主体最上层的最大直 径圆柱表面加工有环形凹槽，环形凹槽内放置有主活塞密封圈，活塞主体中间段圆柱面加工 有外螺纹，用于和活塞杆外体的内螺纹连接，活塞主体最下端的小圆柱面为止口结构，用于 与活塞杆中间缸上端固定连接，活塞杆外体为圆筒状部件，其内圆柱面的上下端分别加工有 内螺纹分别用于固定连接活塞主体以及拉伸阀体，在活塞杆外体上端内螺纹的下方加工有圆 周分布的八至十二个活塞杆外体油液流通孔，活塞杆中间缸为薄壁圆筒，其内圆柱面经过磨 削加工，活塞杆中间缸的上端和下端分别与活塞主体最下端的止口以及拉伸阀体的止口连接 固定。

所述的拉伸阀体为圆筒形部件，拉伸阀体外侧为阶梯圆柱面，拉伸阀体外侧圆柱面的最 上端为直径最小的止口，用于固定连接活塞杆中间缸，拉伸阀体第二段圆柱面上加工有轴线 垂直于拉伸阀体回转轴线的四个圆周均布的拉伸阀流通孔，拉伸阀流通孔与拉伸阀体内部的 腔室相连通，其中一个拉伸阀流通孔的上方加工有一细流通孔连通拉伸阀体，拉伸阀体外侧 自上而下的第三段圆柱体上加工有两道环形的凹槽并在凹槽内安装两个拉伸阀体密封圈，在 拉伸阀体外侧最下端加工有直径最大的外螺纹，用于与活塞杆外体的内螺纹相连接，拉伸阀 体内腔为圆柱盲孔，在盲孔的下端孔口处加工有用于固定拉伸电磁阀体的内螺纹，在拉伸阀 体顶端中心处有一个用于与拉伸阻尼阀芯上端椎体配合的拉伸阀体阻尼通孔，以该拉伸阀体 阻尼通孔为中心，圆周分布着六至八个拉伸阀体通孔，这些拉伸阀体通孔可以被拉伸单向阀 片盖住，在拉伸电磁阀体外螺纹的上方安装有一道拉伸电磁阀密封圈用于保证拉伸电磁阀体 与拉伸阀体之间的密封。

所述的拉伸电磁阀体为圆筒形部件，外表面由上至下为同轴的六段圆柱体结构，其中最 上端为止口结构，用于安装定位拉伸单向阀片，止口下端连接的第二段圆柱体为拉伸单向阀 片的变形提供空间，第三段圆柱面上加工有轴线垂直于拉伸电磁阀体回转轴线的四个圆周均 布的电磁阀流通孔，电磁阀流通孔与拉伸电磁阀体中心盲孔相连通，第四段圆柱面上加工有 一道环形凹槽，该凹槽用于安装拉伸电磁阀密封圈，第五段圆柱面上侧加工有外螺纹用于与 拉伸阀体的内螺纹连接固定，第六段圆柱面直径较小，其外表面与套装在其上的拉伸阻尼阀 线圈内圆柱面过盈配合，拉伸电磁阀体中心盲孔为两段同轴的阶梯孔，拉伸电磁阀体中心盲 孔上端大直径部分与电磁阀流通孔相连通，拉伸电磁阀体中心盲孔下端小直径部分与拉伸阻 尼阀芯滑动配合，保证拉伸阻尼阀芯运动的导向。

所述油液的液面低于压缩蓄能器通气管顶部管口5-10厘米。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱可以对悬架高度与刚度进行独 立调节，可以在调整车辆通过性的同时，保证车辆乘坐舒适性不变。

2.本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱集成了压缩阻尼阀系和拉伸阻 尼阀系可以完成对悬架两个运动行程的阻尼进行单独调节，且通道设计可以确保建立足够的 压力以产生阻尼力，可应用于电控半主动悬架。

3.本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱使用钢制套筒代替传统橡胶弹 簧体，可避免橡胶弹簧体老化，划破的风险。

4.本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱无需外置蓄能器，有效减少了 所占空间，集成度高。同时采用的大直径活塞杆结构，可以有效增强装置的弯曲刚度，适用 于侧向力很大的麦弗逊悬架。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱结构组成的轴侧剖视图；

图2是本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱结构组成主视图的剖视 图；

图3是是本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱中除外围供气装置总成 的轴侧剖视图

图4是本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱中压缩蓄能器总成主视图 的剖视图；

图5是本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱中压缩阻尼阀主视图的剖 视图；

图6是本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱中压缩单向阀主视图的剖 视图；

图7是本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱中压缩蓄能器隔板的俯视 图；

图8是本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱中主缸总成、主活塞体、 拉伸底阀总成主视图的剖视图；

图9a是本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱中的拉伸阀体沿A-A方向 的剖视图；

图9b是拉伸阀体的俯视图；

图9c是拉伸阀体的轴侧剖视图；

图10是本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱中拉伸电磁阀体主视图 的剖视图；

图11是本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱中外围供气装置总成的 组成图；

图中：1.压缩蓄能器总成，2.主缸总成，3.主活塞体，4.拉伸底阀总成，5.外围供气装 置总成，6.顶端固定螺栓，7.压缩蓄能器壳体，8.压缩蓄能器隔板，9.压缩单向阀，10.主缸 体，11.压缩阻尼阀，12.压缩蓄能器气嘴，13.压缩阻尼阀线圈，14.压缩阻尼阀端盖，15.压 缩阻尼阀预紧弹簧，16.压缩阻尼阀体，17.压缩阻尼阀芯，18.压缩单向阀固定螺栓，19.压 缩单向阀片，20.压缩单向阀固定螺母，21.活塞主体，22.主活塞密封圈，23.主缸端盖，24. 主缸端盖密封圈，25.活塞杆外体，26.活塞杆中间缸，27.拉伸阀体密封圈，28.拉伸阀体， 29.拉伸蓄能器通气管，30.拉伸单向阀片，31.拉伸电磁阀密封圈，32.拉伸电磁阀体，33.拉 伸阻尼阀线圈，34.拉伸阻尼阀芯，35.拉伸阻尼阀预紧弹簧，36.压缩单向阀螺栓固定孔，37. 低压蓄能器，38.低压隔离阀，39.减压开关阀，40.增压开关阀，41.1号三通，42.高压隔离 阀，43.压缩蓄能器隔离阀，44.压缩蓄能器压力传感器，45.拉伸蓄能器隔离阀，46.拉伸蓄 能器压力传感器，47.高压蓄能器，48.通气阀，49.气泵，50.拉伸阀流通孔，51.电磁阀流通 孔，52.气泵入口三通，53.气泵出口三通，54.2号三通，55.油液，56.细流通孔，57.拉 伸阀体阻尼通孔，58.拉伸阀体通孔，59.拉伸蓄能器通气管安装通孔，60.压缩蓄能器隔板通 气孔，61.活塞杆外体油液流通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1，本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱包括压缩蓄能器总成 1、主缸总成2、主活塞体3、拉伸底阀总成4以及外围供气装置总成5。

主缸总成2包括一个主缸体10，主缸体10下端安装有主缸端盖23，主体活塞3中的活 塞主体21安装于主缸体10内部并与主缸体10形成相对滑动配合，还包括一个压缩蓄能器总 成1、一个拉伸底阀总成4和一个外围供气装置总成5，压缩蓄能器总成1包括压缩蓄能器壳 体7、压缩蓄能器隔板8、压缩单向阀9、压缩阻尼阀11以及压缩蓄能器气嘴12，压缩蓄能 器壳体7下端内缘与主缸总成2中的主缸体10上端外缘螺纹连接，压缩蓄能器壳体7与主缸 体10之间夹装有一个压缩蓄能器隔板8，压缩蓄能器隔板8上安装有压缩单向阀9，拉伸底 阀总成4包括拉伸阀体28、拉伸蓄能器通气管29、拉伸单向阀片30、拉伸电磁阀密封圈31、 拉伸电磁阀体32、拉伸阻尼阀线圈33、拉伸阻尼阀芯34和拉伸阻尼阀预紧弹簧35，主活塞 体3还包括活塞杆外体25以及活塞杆中间缸26，拉伸阀体28下端外缘与主体活塞3中的活 塞杆外体25下端内缘螺纹连接，活塞杆外体25顶端与活塞主体21螺纹连接，活塞杆外体 25内有一个活塞中间缸26安装在活塞主体21和拉伸阀体28之间，拉伸阀体28内有一个拉 伸电磁阀体32通过下端的外螺纹与拉伸阀体28的内螺纹连接，拉伸电磁阀体32顶端与拉伸 阀体28内腔的上端面之间夹装有一个拉伸单向阀片30，拉伸电磁阀体32的中心盲孔中自下 而上安装有拉伸阻尼阀预紧弹簧35以及针状的拉伸阻尼阀芯34，拉伸阻尼阀预紧弹簧35通 过预紧力将拉伸阻尼阀芯34压紧在拉伸阀体28上端的通孔端面上，拉伸电磁阀体32下端圆 柱体外套装有拉伸阻尼阀线圈33，主缸体10下端通过主缸端盖23与活塞杆外体25密封， 压缩蓄能器壳体7上方靠近顶端的圆柱面上有一个压缩蓄能器气嘴12伸入压缩蓄能器壳体7 并于压缩蓄能器壳体7内部气体连通，压缩蓄能器气嘴12的正下方固定安装有一个穿过压缩 蓄能器壳体7的压缩阻尼阀11，压缩阻尼阀11的右下端过盈配合安装在压缩蓄能器隔板8 的一个圆形通孔中，拉伸阀体28内腔一侧的一个拉伸蓄能器通气管安装通孔59中插入有一 个拉伸蓄能器通气管29，在活塞杆中间缸26内位于拉伸阀体28顶部的空间里封装有油液55， 油液55的液面低于拉伸蓄能器通气管29顶部管口，压缩蓄能器气嘴12通过软管和外围供气 装置总成5中的压缩蓄能器压力传感器44连通，拉伸蓄能器通气管29通过软管与外围供气 装置总成5中的拉伸蓄能器压力传感器46连通。

压缩蓄能器总成1还包括一个和车身固定孔装配的顶端固定螺栓6焊接在压缩蓄能器壳 体7正上方，顶端固定螺栓6的中心轴线与压缩蓄能器壳体7回转中心重合。本发明所述的 独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱安装于汽车悬架上时，将顶端固定螺栓6穿过车身 上的固定孔，并将悬架衬套套装在顶端固定螺栓6上之后，使用螺母锁紧，完成悬架支柱的 安装固定。

压缩蓄能器壳体7为一圆筒形金属部件，上端封闭，下端开口。在压缩蓄能器壳体7上 方靠近顶端的圆柱面上加工有一个圆孔，压缩蓄能器气嘴12安装在该圆孔上，并通过焊接连 接密封。压缩蓄能器气嘴12中心轴线与压缩蓄能器壳体7中心轴线垂直相交。在压缩蓄能器 气嘴12的正下方加工有一个圆形通孔，压缩阻尼阀11通过焊接固定在该圆形通孔上。

压缩蓄能器壳体7内部为阶梯柱状空腔，其中下端大直径柱形空腔内表面上加工有螺纹， 压缩蓄能器壳体7使用该螺纹与主缸体10上外圆柱面上端的外螺纹连接固定。连接固定时， 压缩蓄能器壳体7内部台阶面与主缸体10上端面将压缩蓄能器隔板8夹紧。在压缩蓄能器隔 板8安装有压缩单向阀9。

参阅图5，压缩阻尼阀11包括压缩阻尼阀线圈13、压缩阻尼阀端盖14、压缩阻尼阀预 紧弹簧15、压缩阻尼阀体16以及压缩阻尼阀芯17。

压缩阻尼阀体16左部分为圆柱体结构，压缩阻尼阀体16右部分为长方体结构，在长方 体下表面加工有一圆柱形凸台。在压缩阻尼阀体16右部分长方体内加工有一个竖直方向与圆 柱形凸台同轴的通孔，在压缩阻尼阀体16左侧加工有一水平方向与圆柱体同轴的水平通孔， 该水平通孔贯穿压缩阻尼阀体16左部分圆柱体并与压缩阻尼阀体16右部分长方体内的竖直 通孔相连通，在压缩阻尼阀体16左部分圆柱体水平通孔的左端加工有一段内螺纹用于安装压 缩阻尼阀端盖14。

压缩阻尼阀体16左部分圆柱体与压缩蓄能器壳体7侧壁上圆孔过盈配合并通过焊接固 定，在压缩阻尼阀体16左部分圆柱体的左端、压缩蓄能器壳体7外侧套装有压缩阻尼阀线圈 13，压缩阻尼阀线圈13外端通过螺纹连接有压缩阻尼阀端盖14，压缩阻尼阀端盖14通过螺 纹预紧力将压缩阻尼阀线圈13、压缩蓄能器壳体7以及压缩阻尼阀体16固定在一起。在压 缩阻尼阀体16右部分长方体的竖直通孔内部，安装有一个可自由伸缩的压缩阻尼阀预紧弹簧 15，压缩阻尼阀预紧弹簧15右侧推动圆柱状的压缩阻尼阀芯17。在无控制时，压缩阻尼阀 预紧弹簧15将压缩阻尼阀芯17压紧在孔的底部，压缩阻尼阀体16右部分长方体内的竖直通 孔上下两段仅有压缩阻尼阀芯17边缘的细微空间产生连通。安装压缩蓄能器隔板8后，压缩 阻尼阀体16右部分长方体下表面与压缩蓄能器隔板8上表面接触，压缩阻尼阀体16右部分 长方体底部的的圆柱形凸台与压缩蓄能器隔板8上的圆孔过盈配合。

参阅图6，压缩单向阀9包括压缩单向阀固定螺栓18、压缩单向阀片19以及压缩单向阀 固定螺母20。

压缩单向阀固定螺栓18穿过压缩单向阀片19中心圆孔以及压缩蓄能器隔板8上的压缩 单向阀螺栓固定孔36，将压缩单向阀片19押紧在压缩蓄能器隔板8下表面上，压缩单向阀 固定螺栓18上方通过螺纹与压缩蓄能器隔板8上方的压缩单向阀固定螺母20锁紧固定。

参阅图7，压缩蓄能器隔板8为一圆板形零件，在压缩蓄能器隔板8中心轴线的左侧， 加工有一圆形通孔，用于与压缩阻尼阀体16下端固定。压缩蓄能器隔板8中心轴线的右侧， 加工有压缩单向阀螺栓固定孔36，用于安装压缩单向阀固定螺栓18，以压缩单向阀螺栓固定 孔36为中心，圆周分布有六至八个压缩蓄能器隔板通气孔60，这些压缩蓄能器隔板通气孔 60所在的范围可以被压缩单向阀片19覆盖，这些压缩蓄能器隔板通气孔60作为空气的流通 通道。

参阅图8，主缸总成2包括主缸体10、主缸端盖23以及主缸端盖密封圈24。主缸体10 为圆筒形结构件，其外圆柱面的上端和下端分别加工有外螺纹，分别用于连接压缩蓄能器壳 体7以及主缸端盖23。主缸体10的内圆柱面使用磨削加工，用于与主活塞密封圈22滑动密 封配合。

主缸端盖23为空心阶梯圆环状部件，在主缸端盖23下端内圆环壁上中心位置加工有梯 形环槽用于安装主缸端盖密封圈24。主缸端盖23上端内圆环壁上加工有内螺纹，用于与主 缸体10固定连接。安装时在主缸体10与主缸端盖23螺纹之间涂抹密封胶，并加工主缸体 10旋入直至主缸体10下表面与主缸端盖23螺纹下侧端面接触为止，保证其连接处的密封性。

主活塞体3包括活塞主体21、主活塞密封圈22、活塞杆外体25以及活塞杆中间缸26。

活塞主体21为圆台状部件，其外圆面为阶梯状圆柱结构，最上层的最大直径圆柱表面加 工有环形凹槽，用于放置主活塞密封圈22。中间段圆柱面加工有外螺纹，用于和活塞杆外体 25的内螺纹连接。最下端的小圆柱面为止口结构，用于与活塞杆中间缸26固定连接。活塞 主体21上表面加工有内凹的圆台，该圆台一方面降低了活塞主体21的质量，提高了装置的 响应速度，另一方面增加了主缸上腔的体积，有助于系统刚度的设计。

活塞杆外体25为圆筒状部件，其内圆柱面的上下端分别加工有内螺纹分别用于固定连接 活塞主体21以及拉伸阀体28。在活塞杆外体25上端螺纹的下方加工有圆周分布的八至十二 个圆形的活塞杆外体油液流通孔61，用于油液的流通。活塞杆外体25外表面经过镀铬、淬 火处理，保证足够的强度和耐磨性。

活塞杆中间缸26为薄壁圆筒，其内圆柱面经过磨削加工，活塞杆中间缸26上端与活塞 主体21最上端直径最小的止口固定，活塞杆中间缸26下端与拉伸阀体28的止口连接固定。 在活塞杆中间缸26内封装有油液55，用于产生阻尼和支持主缸活塞21，油液55液面的高度 低于拉伸蓄能器通气管29上端管口5-10cm，以防油液进入拉伸蓄能器通气管29内。

拉伸底阀总成4包括拉伸阀体密封圈27、拉伸阀体28、拉伸蓄能器通气管29、拉伸单 向阀片30、拉伸电磁阀密封圈31、拉伸电磁阀体32、拉伸阻尼阀线圈33、拉伸阻尼阀芯34、 拉伸阻尼阀预紧弹簧35。

拉伸阀体28通过外表面下端的外螺纹与活塞杆外体25下端的内螺纹连接，并通过上端 与活塞杆中间缸26接触定位。在拉伸阀体28外螺纹上方安装有两道拉伸阀体密封圈27，用 于保证拉伸阀体28与活塞杆外体25之间的密封。在拉伸阀体28内腔的一侧加工有一竖直方 向的拉伸蓄能器通气管安装通孔59，该拉伸蓄能器通气管安装通孔59与拉伸蓄能器通气管 29外表面过盈配合，将拉伸蓄能器通气管29插入该拉伸蓄能器通气管安装通孔59可保证拉 伸蓄能器通气管29周围的密封。

拉伸电磁阀体32通过下端的外螺纹与拉伸阀体28的内螺纹连接，在拉伸电磁阀体32外 螺纹的上方安装有一道拉伸电磁阀密封圈31，用于保证拉伸电磁阀体32与拉伸阀体28之间 的密封。拉伸电磁阀体32的凸台穿过拉伸单向阀片30的中心孔，将其定位。拉伸电磁阀体 32旋入拉伸阀体28内后，通过上端凸台边缘的端面将拉伸单向阀片30压紧在拉伸阀体28 内腔的端面上。拉伸电磁阀体32的中心盲孔中自下而上安装有拉伸阻尼阀预紧弹簧35以及 针状的拉伸阻尼阀芯34。拉伸阻尼阀预紧弹簧35通过预紧力将拉伸阻尼阀芯34压紧在拉伸 阀体28上端的通孔端面上。拉伸电磁阀体32下端圆柱体外套装有拉伸阻尼阀线圈33。

参阅图9a、图9b和图9c，拉伸阀体28为圆筒形部件，其外侧为阶梯圆柱面。外侧圆柱 面的最上端为直径最小的止口，用于固定连接活塞杆中间缸26的上端。拉伸阀体28止口下 端的第二段圆柱面上加工有轴线垂直于拉伸阀体28回转轴线的四个圆周均布的拉伸阀流通 孔50，通孔与拉伸阀体28内部的腔室相连通。其中一个拉伸阀流通孔50的上方加工有细流 通孔56用于连通拉伸阀体28，该细流通孔56作为拉伸行程下油液的最小流通孔。拉伸阀体 28外侧自上而下的第三段圆柱体上加工有两道环形的凹槽，用于安装拉伸阀体密封圈27。在 拉伸阀体28外侧最下端加工有直径最大的外螺纹，用于与活塞杆外体25的内螺纹相连接。

拉伸阀体28内腔为圆柱盲孔，在盲孔的下端孔口处加工有用于固定拉伸电磁阀体32的 内螺纹。在盲孔的上端孔底与拉伸阀体28之间加工有若干个竖直的通孔，其中位于拉伸阀体 28中心处拉伸阀体阻尼通孔57的直径较大，用于与拉伸阻尼阀芯34上端椎体配合，作为拉 伸阀系的可调阻尼孔。以该拉伸阀体阻尼通孔57为中心，圆周分布着六至八个拉伸阀体通孔 28，这些拉伸阀体通孔28的位置可以被拉伸单向阀片30盖住。

参阅图10，拉伸电磁阀体32为圆筒形部件，外表面为同轴的六段圆柱体结构，其中最 上端为止口结构，用于安装定位拉伸单向阀片30，止口下端连接的第二段圆柱体为拉伸单向 阀片30的变形提供空间。第三段圆柱面上加工有轴线垂直于拉伸电磁阀体32回转轴线的四 个圆周均布的电磁阀流通孔51，电磁阀流通孔51与拉伸电磁阀体32中心孔相连通。第四段 圆柱面上加工有一道环形凹槽，该凹槽用于安装拉伸电磁阀密封圈31。第五段圆柱面上侧加 工有外螺纹，用于与拉伸阀体28的内螺纹连接固定。第六段圆柱面直径较小，其外表面与套 装在上面的拉伸阻尼阀线圈33内圆柱面过盈配合。

拉伸电磁阀体32中心盲孔为两段同轴的阶梯孔。其上端大直径部分与电磁阀流通孔51 相连通，下端小直径部分与拉伸阻尼阀芯34滑动配合，保证拉伸阻尼阀芯34运动的导向。

参阅图11，所述的外围供气装置总成5包括低压蓄能器37、低压隔离阀38、减压开关 阀39、增压开关阀40、1号三通41、高压隔离阀42、压缩蓄能器隔离阀43、压缩蓄能器压 力传感器44、拉伸蓄能器隔离阀45、拉伸蓄能器压力传感器46、高压蓄能器47、通气阀48 以及气泵49、2号三通54、气泵入口三通52和气泵出口三通53，连通各个部件的管件采用 不会因气压膨胀的软管。

压缩蓄能器压力传感器44右侧接口通过软管与压缩蓄能器气嘴12连通，压缩蓄能器压 力传感器44左侧接口通过软管与压缩蓄能器隔离阀43右侧接口连通，拉伸蓄能器压力传感 器46右侧接口通过软管与拉伸蓄能器通气管29下端接口连通，拉伸蓄能器压力传感器46左 侧接口通过软管与拉伸蓄能器隔离阀45右侧接口连通，压缩蓄能器隔离阀43的左侧接口通 过软管与1号三通41的右侧接口连通，拉伸蓄能器隔离阀45的左侧接口通过软管与1号三 通41的下端接口连通，1号三通41的上端接口通过软管与2号三通54的下端接口连通，2 号三通的左侧接口通过软管与减压开关阀39的右侧接口连通，2号三通54的右侧接口通过 软管与增压开关阀40左侧接口连通，减压开关阀39左侧接口通过软管与气泵入口三通52的 下端接口连通，增压开关阀40右侧接口通过软管和气泵出口三通53的下端接口连通，气泵 入口三通52右侧接口与气泵49入口之间通过软管连通有通气阀48，通气阀48可以将所连 接的管路连通大气，气泵出口三通53的左侧接口通过软管与气泵49的出口连通，气泵入口 三通52的上端接口通过软管与低压隔离阀38的下端接口连通，低压隔离阀38的上端接口通 过软管与低压蓄能器37连通，气泵出口三通53的上端接口通过软管与高压隔离阀42的下端 接口连通，高压隔离阀42的上端接口与高压蓄能器47连通，拉伸阻尼阀线圈33、低压隔离 阀38、减压开关阀39、增压开关阀40、高压隔离阀42、压缩蓄能器隔离阀43、压缩蓄能器 压力传感器44、拉伸蓄能器隔离阀45、拉伸蓄能器压力传感器46、通气阀48和气泵49分 别通过各自线束与汽车中的ECU连接。

低压隔离阀38、减压开关阀39、增压开关阀40、高压隔离阀42、压缩蓄能器隔离阀43、 拉伸蓄能器隔离阀45以及通气阀48均为常闭电磁阀。

图11所示的外围供气装置总成5适用于单轮空气悬架支柱的气压调节和控制，如在车辆 的四轮悬架中安装有四支空气悬架支柱，可将1号三通41更换为九通接头，将其中的八个接 口分别连接四支空气悬架支柱所连接的压缩蓄能器隔离阀43以及拉伸蓄能器隔离阀45。

独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱工作过程：

空气悬架支柱安装好之后，在活塞主体21、活塞杆外体25、主缸体10和主缸端盖23围 成的空腔以及活塞杆外体25与活塞杆中间缸26之间的空腔内填充减振器油，在活塞杆中间 缸26内填充部分减振器油，保证运动过程中有足够的油液停留在活塞杆中间缸26内。

空气悬架支柱腔室压力调节过程：

本发明所述的独立调节高度刚度及阻尼的空气悬架支柱可以单独对压缩蓄能器壳体7以 及活塞杆中间缸26内部的压力进行增压，快速增压，减压，快速减压的调节。当对压缩蓄能 器壳体7内的压力进行调节时，由系统控制压缩蓄能器隔离阀43单独打开，拉伸蓄能器隔离 阀4保持关闭。同理，当对活塞杆中间缸26内的压力单独调节时，由系统控制压缩蓄能器隔 离阀43保持关闭，拉伸蓄能器隔离阀45单独打开。

当进行正常增压时，通气阀48、增压开关阀40打开，并启动气泵49，气泵49通过通气 阀48吸入常压空气，由气泵49出口输出，经增压开关阀40、三通41以及开启的压缩蓄能 器隔离阀43或拉伸蓄能器隔离阀45进入压缩蓄能器壳体7或活塞杆中间缸26内部，随冲入 气体的体积增加，压力逐步上升，压缩蓄能器压力传感器44以及拉伸蓄能器压力传感器46 实时测量腔室内的压力，当压力达到预定数值时，关闭压缩蓄能器隔离阀43或拉伸蓄能器隔 离阀45进行保压，关闭增压开关阀40、通气阀48以及气泵49。

当进行快速增压时，增压开关阀40、高压隔离阀42打开，高压蓄能器中的高压气体经 过高压隔离阀42、增压开关阀40三通41以及开启的压缩蓄能器隔离阀43或拉伸蓄能器隔 离阀45快速填充进压缩蓄能器壳体7或活塞杆中间缸26内部，同时打开通气阀48，启动气 泵49，产生高压气体充入管道。当压力达到预定数值时，关闭压缩蓄能器隔离阀43或拉伸 蓄能器隔离阀45进行保压，关闭增压开关阀40，维持气泵49运转一段时间，将高压蓄能器 中气压回复，然后关闭高压隔离阀42、通气阀48和气泵49。

当进行正常减压时，减压开关阀39、通气阀48，压缩蓄能器壳体7或活塞杆中间缸26 内部的气体通过开启的压缩蓄能器隔离阀43或拉伸蓄能器隔离阀45、三通41、减压开关阀 39以及通气阀48进入大气，如需要将压力降低到标准大气压以下，则关闭通气阀48，启动 气泵49，将气泵49入口侧的气体泵到出口一侧。当压力下降到到预定数值时，关闭压缩蓄 能器隔离阀43或拉伸蓄能器隔离阀45进行保压，关闭减压开关阀39以及气泵49。

当进行快速减压时，减压开关阀39、低压隔离阀38打开，压缩蓄能器壳体7或活塞杆 中间缸26内部气体快速填充入低压蓄能器37，从而快速降压，内部压力降低变缓，且压力 高于大气压时，开启通气阀48，管路中气体通过通气阀48进入大气。如需要将压力降低到 标准大气压以下，则关闭通气阀48，启动气泵49，将气泵49入口侧的气体泵到出口一侧。 当压力下降到到预定数值时，关闭压缩蓄能器隔离阀43或拉伸蓄能器隔离阀45进行保压， 关闭减压开关阀39，维持气泵49运转一段时间，将低压蓄能器37中气体排出，然后低压隔 离阀38以及气泵49。

拉伸阻尼阀线圈33、低压隔离阀38、减压开关阀39、增压开关阀40、高压隔离阀42、 压缩蓄能器隔离阀43、压缩蓄能器压力传感器44、拉伸蓄能器隔离阀45、拉伸蓄能器压力 传感器46、通气阀48和气泵49分别通过各自线束与汽车中的ECU连接，压缩蓄能器压力传 感器44和拉伸蓄能器压力传感器46产生的信号传入汽车的ECU，经过ECU判断决策后驱动 拉伸阻尼阀线圈33的通电、断电以及气泵49和各阀体的打开、关闭，完成控制过程。

空气悬架支柱刚度独立调节过程：

为说明空气悬架支柱刚度的调节过程，设平衡位置时，压缩蓄能器壳体7内的体积为V₄， 主缸体10内，活塞主体21上方的体积为V₁₀，主缸体10内腔截面积为A₁，活塞主体21上方 空间高度为h₁，活塞主体21下方距离主缸端盖23的高度为h₂，主缸体10内，主缸端盖23 上表面的截面积为A₂，活塞杆中间缸26内部截面积为A₃，空气体积为V₃₀。活塞主体21上方 的初始压力与压缩蓄能器壳体7内压力相等，为P₁₀，活塞杆中间缸26内的初始气体压力为 P₂₀。外部大气压为P_a，悬架位移为z。

根据车辆的静止时的受力平衡有：

P₁₀A₁＝m_sg+P₂₀A₂+(A₁-A₂)P_a

在等温过程中，空气悬架支柱的刚度公式为：

$K=\frac{-A_1^2}{V_4+V_{10}+A_{1}z}{P}_{10}+\frac{A_2^2}{V_{30}-A_{2}z}{P}_{20}$

由公式可以看出，当线性增加P₁₀与P₂₀时，可以增加空气悬架支柱的刚度，且保证悬架 的平衡高度不变。反之线性减小P₁₀与P₂₀，可以在维持悬架的平衡高度不变的情况下，减小空 气悬架支柱的刚度。

空气悬架支柱高度独立调节过程：

将公式进行变形，可以得到活塞杆中间缸26内气压与悬架高度的关系：

$P_{20}=\frac{K+\frac{A_1(\mathrm{mg}+(A_1-A_2)P_a)}{V_4+V_{10}+A_{1}z}}{\frac{-A_2^2}{V_{30}-A_{2}z}-\frac{A_1{A}_2}{V_4+V_{10}+A_{1}z}}$

由公式可以得到在目标悬架平衡高度以及目标刚度下所需的中间缸26内气压。同理，根 据受力平衡的公式可以得到所需的压缩蓄能器壳体7内的气体压力。因此，通过解算该公式， 并调节压缩蓄能器壳体7以及中间缸26内的气压，可以在不改变刚度的情况下，调整悬架刚 度。

空气悬架支柱阻尼调节过程：

当空气悬架支柱处于拉伸行程时，活塞主体21上方的气体压力减小，压缩蓄能器壳体7 中的压力大于活塞主体21上方腔室压力，压缩单向阀片19弯曲变形，压缩蓄能器壳体7流 入活塞主体21上方腔室进行补充(压缩蓄能器壳体7中的空气经压缩蓄能器隔板通气孔60 流入活塞主体21上方腔室进行补充)。活塞主体21下方腔室的油液压力增大，在压力的作用 下，油液经过拉伸阀流通孔50上方的细流通孔56进入中间缸26内部腔室，液体在拉伸阀流 通孔50两端产生的压强差形成了拉伸阻尼力。在无控制时，拉伸阻尼力最大。当需要小阻尼 力时，控制系统对拉伸阻尼阀线圈33进行通电，在拉伸电磁阀体32内产生磁场，磁场将拉 伸阻尼阀芯34向下吸引，将拉伸阻尼阀预紧弹簧35压缩，从而在拉伸电磁阀体32上端的拉 伸阀体阻尼通孔57与拉伸阻尼阀芯34上端锥面之间产生空隙，从而增大油液流通面积，减 小拉伸阻尼力。

当空气悬架支柱处于压缩行程时，活塞主体21下方油液压力降低，中间缸26内部压强 大于拉伸单向阀片30下端压强，拉伸单向阀片30产生变形，中间缸26经过拉伸阀体28上 端的均布圆孔、拉伸阀流通孔50、活塞杆外体25内部空间补充如活塞主体21下方空间。活 塞主体21上方气体压力增大，高压气体将通过压缩阻尼阀芯17边缘间隙流入压缩蓄能器壳 体7内，压缩阻尼阀芯17两端产生的压强差形成了空气悬架支柱压缩行程的阻尼。在无控制 时，流通面积最小，阻尼力最大，当需要小阻尼力时，控制系统对压缩阻尼阀线圈13通电， 在压缩阻尼阀体16中产生磁场，磁场将压缩阻尼阀芯17向左吸引，压缩压缩阻尼阀预紧弹 簧15，从而增大压缩阻尼阀体16上通孔的流通面积，减小压缩阻尼力。需要注意的是，由 于气体的可压缩性，空气悬架支柱在压缩行程下所产生的阻尼力将小于在拉伸行程下产生的 阻尼力，且压缩行程的阻尼力的产生会有一定的滞后，但应用在车辆悬架上，压缩阻尼力偏 小以及一定的滞后，将有利于阻隔路面凸起传来的振动冲击，有效提高车辆的行驶平顺性。